黄土区大型露天煤矿复垦24a土壤碳氮组分特征
2021-05-09高国卿赵艺芳赵中秋
原 野,高国卿,高 嫄,赵艺芳,赵中秋
(1. 山西财经大学公共管理学院,太原 030006;2. 山西财经大学矿区生态修复研究中心,太原 030006.;3. 中国地质大学(北京)土地科学技术学院,北京 100083)
0 引 言
煤矿露天开采造成矿区生态环境的剧烈扰动,土地复垦则被证明是恢复矿区生态环境的有效手段[1]。然而,由于土地复垦中大型机械压实、粉尘污染等原因,复垦土壤呈现高压实、低养分、低渗透性、水土流失严重、土壤污染等特征。研究表明,山西平朔露天煤矿复垦土壤的容重比原生境土壤高0.2~0.5 g/cm3,有机质含量较原生境土壤低20.42~22.82 g/kg,稳渗率较原地貌土壤低0.12~0.84 mm/min,径流系数则达到原地貌土壤的2.9~6.1 倍[2]。观测极度扰动的复垦土壤质量的恢复过程为研究土壤成土过程提供了条件。王金满等[3]发现平朔矿复垦23a后土壤孔隙度由35.09%上升到42.26%。Ahirwal等[4]认为印度Singareni Collieries煤矿复垦8a后土壤持水量由25.9%增加到44.1%,pH值由7.6降低到6.4,电导率由0.09 dS/m上升到0.24 dS/m,有效磷则由0.3 kg/hm2上升到2.2 kg/hm2。Yuan等[5]则发现复垦土壤容重由复垦2a时的1.62 g/cm3降低到复垦30a的1.36 g/cm3。总之,植被重建后矿区土壤质量得到显著改善:土壤结构优化、持水量上升、紧实度降低、pH值降低、电导率上升、养分含量增加。
先锋植物在矿区土壤质量演替中扮演了“启动器”的角色,先锋植物的凋落物附着在地表开启了复垦土壤的成土过程[6]。伴随着复垦土壤物理结构改善的土壤有机碳、氮的恢复则是复垦土壤成土过程中的重要环节。研究表明,土地复垦可以显著提高复垦土壤碳、氮储量。印度奥里萨邦一露天煤矿复垦8a后,土壤氮库由25.6 kg/hm2上升到192 kg/hm2[4];……
